ঢাকারবিবার , ১২ জুলাই ২০২৬
পদার্থবিজ্ঞানের দুনিয়ায় গ্যালিয়াম ধাতুটি দীর্ঘকাল ধরেই বিজ্ঞানীদের কাছে এক বড় রহস্যের নাম। ঘরের তাপমাত্রার চেয়ে সামান্য বেশি তাপেই যা গলে যায়, সেই ধাতুর পরমাণু কাঠামোর ভেতরে লুকিয়ে থাকা রহস্য এবার উন্মোচন করলেন গবেষকরা। অকল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের একদল বিজ্ঞানীর সাম্প্রতিক গবেষণায় উঠে এসেছে গ্যালিয়ামের গলনাঙ্কের পেছনের সেই বিস্ময়কর তথ্য, যা গত ১৫০ বছর ধরে বিজ্ঞানীদের ধাঁধায় ফেলে রেখেছিল। আজ বৃহস্পতিবার (৯ জুলাই, ২০২৬) সায়েন্স ডেইলি-তে প্রকাশিত এই গবেষণা প্রতিবেদনটি আধুনিক ইলেকট্রনিক্স ও ন্যানোপ্রযুক্তি শিল্পে নতুন সম্ভাবনার দুয়ার খুলে দিয়েছে।
গ্যালিয়াম ধাতুর গলনাঙ্ক মাত্র ২৯.৭৬ ডিগ্রি সেলসিয়াস, যা মানবদেহের তাপমাত্রার কাছাকাছি। অর্থাৎ, হাতের তালুতে রাখলেই এই শক্ত ধাতুটি তরল হয়ে যায়। সাধারণত ধাতুগুলোর পরমাণু বিন্যাস সুষম ও নির্দিষ্ট কাঠামোর হয়, কিন্তু গ্যালিয়ামের ক্ষেত্রে পরিস্থিতি সম্পূর্ণ ভিন্ন। এর পরমাণুগুলো জোড়ায় জোড়ায় অবস্থান করে, যাকে বলা হয় ‘ডাইমার’। কঠিন অবস্থায় থাকাকালীন এই পরমাণুগুলোর মধ্যে ‘কোভ্যালেন্ট বন্ড’ বা সমযোজী বন্ধন থাকে, যা সাধারণত অধাতুর ক্ষেত্রে দেখা যায়। এটিই গ্যালিয়ামকে অন্যান্য সাধারণ ধাতু থেকে আলাদা করে তোলে।
এতদিন বিজ্ঞানীরা মনে করতেন, গ্যালিয়াম গলে যাওয়ার সঙ্গে সঙ্গেই এই সমযোজী বন্ধনগুলো সম্পূর্ণ ভেঙে যায় এবং তরল অবস্থায় ধাতুটির মধ্যে আর কোনো বিশেষ কাঠামো অবশিষ্ট থাকে না। কিন্তু অকল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের ড. স্টেফ ল্যাম্বি এবং অধ্যাপক নিকোলা গ্যাস্টনের নেতৃত্বাধীন গবেষণায় বেরিয়ে এসেছে এক অভাবনীয় তথ্য। গবেষণায় দেখা গেছে, গলনাঙ্কের ঠিক ওপরেই এই বন্ধনগুলো হারিয়ে যায় না, বরং উত্তাপ বাড়লে সেগুলো পুনরায় নিজেদের নতুনভাবে বিন্যস্ত করে।
অধ্যাপক নিকোলা গ্যাস্টন বলেন, ‘গ্যালিয়ামের এই আচরণের পেছনে মূল কারণ হলো এর পরমাণুগুলোর মধ্যে থাকা জটিল বন্ধন ব্যবস্থা। আমরা এতদিন যা জানতাম, তা ছিল আংশিক ধারণা। উচ্চ তাপমাত্রায় গ্যালিয়ামের পরমাণুগুলো যেভাবে তাদের বন্ধন হারায় এবং আবার ফিরে পায়, তা পদার্থবিজ্ঞানের এনট্রপি বা বিশৃঙ্খলার ধারণাকে নতুন করে সংজ্ঞায়িত করছে।’
গবেষকদের মতে, যখন গ্যালিয়াম গলতে শুরু করে, তখন এই সমযোজী বন্ধনগুলো ভেঙে যায়। বন্ধন ভাঙার প্রক্রিয়াটি সিস্টেমে প্রচুর পরিমাণে ‘এনট্রপি’ বা বিশৃঙ্খলা তৈরি করে। আর এই এনট্রপি বেড়ে যাওয়াই ধাতুটিকে এত কম তাপমাত্রায় গলতে সাহায্য করে। অর্থাৎ, বন্ধন ভাঙার মাধ্যমেই গ্যালিয়াম তরল হওয়ার শক্তি সঞ্চয় করে। এরপর তাপমাত্রা আরও বাড়ালে পরমাণুগুলো নতুনভাবে বিন্যস্ত হয়ে আবারও সেই বন্ধনগুলো ফিরিয়ে আনে। এই পর্যায়ক্রমিক পরিবর্তনই গ্যালিয়ামকে পৃথিবীর অন্যতম অদ্ভুত ধাতুতে পরিণত করেছে।
এই আবিষ্কারের তাৎপর্য কেবল তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানের মধ্যেই সীমাবদ্ধ নয়। গ্যালিয়াম বর্তমানে আধুনিক প্রযুক্তির এক অবিচ্ছেদ্য অংশ। স্মার্টফোনের সেমিকন্ডাক্টর, উচ্চক্ষমতাসম্পন্ন এলইডি, সৌরবিদ্যুৎ প্যানেল, এবং মহাকাশ গবেষণার বিভিন্ন যন্ত্রাংশে গ্যালিয়ামের ব্যবহার অনস্বীকার্য। গ্যালিয়ামের এই তাপীয় আচরণ সম্পর্কে স্বচ্ছ ধারণা পাওয়া গেলে ভবিষ্যতে বিজ্ঞানীরা আরও উন্নতমানের এবং দীর্ঘস্থায়ী ইলেকট্রনিক ডিভাইস তৈরি করতে পারবেন। এমনকি ন্যানোপ্রযুক্তির ক্ষেত্রেও এই নতুন জ্ঞান নতুন নতুন সংকর ধাতু বা বিশেষ উপাদান তৈরির পথ সুগম করবে।
গবেষণাপত্রের প্রধান লেখক ড. স্টেফ ল্যাম্বি বলেন, ‘গ্যালিয়ামের পরমাণু বন্ধনের এই পর্যায়ক্রমিক ভাঙন ও গঠন প্রক্রিয়ার বিষয়টি বুঝতে পারার অর্থ হলো, আমরা এখন পদার্থের তাপীয় ধর্মকে আরও নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম হব। এটি ভবিষ্যতে ন্যানো-ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে বিপ্লব ঘটাতে পারে।’
প্রায় দেড়শো বছর আগে ১৮৭৫ সালে পল-এমিল লেকোঁ দে বোয়াবোদ্রান নামক ফরাসি রসায়নবিদ গ্যালিয়াম আবিষ্কার করেছিলেন। এরপর থেকেই এর অদ্ভুত গলনাঙ্ক নিয়ে বিজ্ঞানীদের কৌতূহলের শেষ ছিল না। আজকের এই গবেষণা সেই দীর্ঘ প্রতীক্ষিত প্রশ্নের উত্তর দিল। বিজ্ঞানের জয়যাত্রায় এটি এমন এক মাইলফলক, যা বস্তুর ক্ষুদ্রতম কণার রহস্য উদ্ঘাটনের মাধ্যমে আমাদের ভবিষ্যৎ প্রযুক্তিকে আরও সহজ ও উন্নত করার পথ তৈরি করে দিল।
